1940年6月法国败降后，德军占领西欧大陆，但狭窄的英吉利海峡挡住了德军进攻势头，英伦三岛成为未被纳粹铁蹄征服的一叶海上孤舟。希特勒在发动战争以来，从未制定过登陆侵占英国的计划，他认为法国被击败后，英国将被迫接受和谈。于是他从1940年6月中旬至7月中旬频频向伦敦进行试探。然而，正如丘吉尔在就职演讲中所说：“我们不会投降或失败，我们将坚持到底。我们将在法国作战，我们将在海洋上作战，我们将信心百倍、实力倍增地在空中作战。我们将不惜一切代价保卫我们的岛屿，我们将在海滩上作战，我们将在陆地上作战，我们将在山岗上作战，我们决不投降。”英国人民和政府在首相丘吉尔的领导下，下定决心誓死将抵抗进行到底。
然而，此时丘吉尔面临着十分艰难的形势，虽然英军在他的领导下成功实施了“发电机计划”，从敦刻尔克撤回33.8万英国和同盟国军队，但这些部队的重型武器装备几乎全部损失。为防止德军利用投降的法国舰队对英国本土实施登陆作战，丘吉尔毅然下达扣留在英国港口内的法国战舰和消灭北非奥兰港内法军舰队的命令，为英国组织本土防御赢得了宝贵时间。而后，丘吉尔调整军工生产力量全力投入到战斗机生产之中。很快，英军“喷火式”和“旋风式”战斗机从敦刻尔克撤退后的331架增加到620架，后备飞机从36架增加到289架。丘吉尔命令海军将大部分驱逐舰从执行护航任务中抽调回来，组成突击队，在各入海口部署水雷，在敌可能登陆的海滩设置多重障碍；命令陆军加速构筑多道坚固防线，组建机动部队对入侵之敌实施反击；组建和武装近百万的地方义勇军配合正规军作战。在短短两个月时间里，丘吉尔将英国全体人民、所有政府及民间机构与陆海空三军整合成为一部高效运转、紧密合作的战争机器，准备与纳粹德国决一死战。
这些表现使希特勒终于明白，诱降已绝无可能。希特勒匆忙间于7月制定出从海上入侵英国的“海狮计划”。计划规定，先实施战略轰炸和海上封锁，而后进行对英国本土的登陆和占领。8月1日，希特勒下达命令，要求德国空军消灭英国空军，夺取战略制空权，以支援海上登陆作战。德国投入作战飞机约2400架，编成3个航空队：第2航空队驻法国东北部和荷兰、比利时；第3航空队驻法国北部和西北部；第5航空队驻挪威。其中，第2、第3航空队是主力，第5航空队仅部分兵力参战。英国空军拥有战斗机近700架、高射炮2000门、轰炸机500架，其司令为道丁上将。德国空军在数量上占有2：1的优势，但它必须飞越海峡在敌国领土的上空作战，受飞机航程和机动性能的影响，使空中力量的战术运用受到限制。更重要的是，英国空军已建立了雷达预警网络和运用无线电指挥空中作战，而德国空军则完全缺乏这种帮助。此外，英国还获得了一部德国最高层的密码机“依密码”，德国人竟然一无所知，英国人借此破译了德军差不多全部的重要通信。
战役第一阶段（1940年7月10日至8月12日），德军攻击英吉利海峡的英国舰船和英国南部诸港口，引诱英战斗机出战，以查明英国空军的兵力部署、防空能力，并检验自身的突防能力。7月10日，德空军开始攻击英国护航船队；8月8日、11日和12日，大规模袭击波特兰、韦茅斯、多佛尔、朴次茅斯、怀特岛等军港。英军由于在欧洲大陆消耗较大，需要休整补充，所以采取避战战略，只以小机群截击迎战。从7月10日至8月12日，德军共出动飞机5376架次，投弹1473吨，击沉英军4艘驱逐舰和18艘运输船，德国损失飞机286架，英国损失150架。总体而言，这一阶段的作战完全是试探性的，规模有限。
战役第二阶段（1940年8月13日至9月6日），从8月13日“鹰袭”攻击开始。德军在这一阶段作战的主要目的，是突击英空军基地和雷达站，寻歼英空军主力。8月13日至23日，德空军组织了5次大规模轰炸。8月13日至14日，德军出动轰炸机485架次、战斗机1000余架次，15日出动轰炸机520架次、战斗机1270架次，炸毁英12个空军基地、7座飞机制造厂、若干雷达站和油库。这天是不列颠之战中德军出击规模最大的一天。从8月24日德军首次轰炸伦敦开始至9月6日，不列颠之战进入了关键阶段。在这两周时间里，德机每日出动千余架次，集中力量对英军第11大队的主要基地和英格兰南部的飞机制造厂进行了大规模空袭。8月30日和31日两天，竟高达日均1600架次。
在连续轰炸和空战中，英军飞行员伤亡惨重，有103名飞行员阵亡，128名重伤，伤亡总数占全部飞行员的四分之一，开始出现人员紧缺的困境。虽击落德机380架，但己方也损失战斗机186架，英空军已元气大伤。更严重的是，英国空军南部最重要的5个机场遭到严重破坏，南部地区和伦敦附近的7个指挥中心有6个被摧毁，英国空军的指挥和通信系统已经到了崩溃的边缘。而德军在数量上的优势开始逐步发挥出来，虽在这两周中损失了214架战斗机和138架轰炸机，但还有足够的力量继续发动攻势。
在英军陷入最困难和最危险的时刻，丘吉尔发挥了政治领袖的最大作用，鼓舞人民与军队的士气。他不断出现在受敌威胁最严重的地区进行视察，并走进部队和民众间，用微笑和激昂的演讲鼓舞人们。每次演讲结束后，他总会高声发问：“我们泄气了吗？”在听到人们激昂一致地回答“不”之后，他才满意地离开。当伦敦首次遭到空袭后，丘吉尔即于8月25日命令英国空军空袭柏林。英国空军于8月25日、28日和31日三次空袭柏林，在心理上极大地震撼了德国，使希特勒和德国空军元帅恼羞成怒，错误地将空袭重点从对英国空军军事目标的打击，转向对伦敦市区的轰炸，从而使英空军得以喘息和休整。
战役第三阶段（1940年9月7日至10月31日）。9月7日，德空军出动300余架轰炸机和648架战斗机空袭伦敦。随后连续轰炸8天，多数为千架次规模。伦敦多处起火，王宫中弹，居民伤亡惨重。在伦敦面临空前灾难、前途未卜的考验面前，丘吉尔吸取法国政府在战争威胁中仓皇迁出巴黎而造成一片混乱的教训，在空袭最猛烈之时仍坚决反对将政府迁往英格兰中部的建议，而是坚定地指挥英国空军和伦敦人民顽强抗击德军的大规模空袭，并采取各种有效措施逐步减少空袭的损失。他说：按照目前的破坏率，要过10年才能将半个伦敦摧毁，“当然，在此之后，破坏会逐渐减弱”。在他的鼓舞和指挥下，英国军民更加坚定地展开抗敌空袭的斗争。英军以战斗机、高射炮、雷达、探照灯和拦阻气球组成防空系统，防敌空袭能力不断提高。9月15日，丘吉尔亲临第11大队的指挥中心督战，英国空军出动了19个中队300余架战斗机，迎战前往伦敦的德军200架轰炸机和600架战斗机组成的大机群。激烈的空战持续了整整一天，英国空军以损失33架飞机的代价，击落德机56架，另有12架德机在返航和着陆途中伤重坠毁。这天是不列颠空战的转折点，德国空军终于意识到，己方并没有掌握英国南部的制空权，英国空军不但没有被消灭，而且还很强大。丘吉尔将这天称为世界空战史上前所未有的、最为激烈的一天。
战后，英国将9月15日定为不列颠空战日，以纪念这一辉煌胜利。不列颠空战使德机损失很大，未达预期目的，原定9月21日的登陆计划被迫取消。10月12日，希特勒下令推迟执行“海狮计划”。
11月间，空战进入第四阶段。德军又一次改变了空袭的主要目标，试图摧毁英国工业生产中心，并制造继续进攻英国的假象，一方面牵制英军的大量海陆空军于本土，另一方面为掩护其进攻苏联而进行准备。这一行动是从14日夜间轰炸考文垂开始的，但持续的时间不长，也没能实现目的。在丘吉尔为首的英国政府领导下，英国飞机的产量不仅没有下降，在1940年中还以其9224架对8070架的比数，超过了德国人。
由于丘吉尔为首的政府实行了正确的战略指挥，英国人民英勇顽强，拼死抗战，使希特勒入侵英伦三岛的计划彻底破产。9月19日，希特勒决定无限期地推迟“海狮计划”。至1942年2月13日，希特勒被迫完全放弃“海狮计划”，不列颠之战以英国人民的彻底胜利而告终。
不列颠之战是人类战争史上首次大规模空中战役，也首次展示了战略空袭与防空的激烈交锋，演绎出战略空袭对战争进程的直接影响，显示了制空权在现代化战争中的重要地位，并证明了防空作战的战略意义。此役是德军在第二次世界大战中首次失败的战役，未达征服英国的预期目的。英国在丘吉尔的战略指挥下，成为日后欧洲抵抗运动和盟国反攻欧洲大陆的基地。因此，德国进攻苏联后，始终处于两线作战的境地。
